С установки ректификации перекачивается на склад 25 тонн в час толуола

Эскиз установки приведен на рис. 1.
Рис. 1 – Эскиз установки
Для последующих расчетов используем справочные значения плотности и коэффициента динамической вязкости толуола при 400С:
ρ=847 кг/м3 [2, стр. 512, табл. IV];
μ=0,466·10-3 Па·с [2, стр. 517, табл. VI].
Для расчета диаметра трубопровода используем практические рекомендации к выбору значения скорости, обеспечивающего близкий к оптимальному диаметр трубопровода. В частности, при перекачивании маловязких жидкостей насосом рекомендуется принимать расчетное значение скорости движения жидкости в интервале 0,8-2,0 м (всасывающий трубопровод) и 1,5-3,0 м (нагнетательный трубопровод) [1, стр. 17]. Примем w=1,5 м/с.
Рассчитываем диаметр трубопровода:
d=4∙Gπ∙ρ∙w=4∙250003600∙3,14∙847∙1,5=0,083 м
Принимаем стальную трубу из углеродистой стали с наружным диаметром 95 мм и толщиной стенки 5 мм [1, стр. 17].
Внутренний диаметр трубопровода рассчитываем по формуле:
d=dнар-2·δ=95-2∙5=85 мм=0,085 м.
Уточняем скорость движения толуола в трубопроводе:
w=4∙Gρ∙π∙d2=4∙250003600∙847∙3,14∙0,0852=1,45 м/с
Напор, который должен создавать насос, рассчитываем по формуле:
Н=w22∙g∙(λ∙Ldэ+ξ)+hпод+р2-р1ρ∙g,
где w - скорость движения толуола в трубопроводе, м/с; w=1,45 м/с;
ρ - плотность толуола; ρ=847 кг/м3;
λ - коэффициент трения;
L – длина трубопровода, м; L=900 м;
dэ - эквивалентный диаметр трубопровода . м; для трубы круглого сечения dэ=d=0,085 м;
ξ - сумма коэффициентов местных сопротивлений;
hпод - геометрическая высота подъема жидкости, м; hпод=8 м;
р1, р2 – давление в пространстве всасывания и нагнетания, Па; р1=1 ата=98066,5 Па, р2=1,1 ати=2,1 ата=205939,65 Па.
Определяем режим движения толуола в трубопроводе по значению критерия Рейнольдса:
Re=w·d·ρ/μ,
Re=1,45·0,085·847/(0,466·10-3)=224018,78.
Следовательно, режим движения толуола в трубопроводе – развитый турбулентный.
Стальные трубопроводы относятся к группе гидравлически шероховатых, для которых коэффициент трения рассчитывается по формуле (в переходном и турбулентном режимах):
1λ=-2lgε3,7+(6,81Re)0,9,
где ε - относительная шероховатость труб:
ε=еd=0,00020,085=0,00235,
где е - средняя высота выступов на стенках трубы; для стальных трубопроводов цельнонатянутых и сварных при незначительной коррозии, е=0,0002 м.
1λ=-2lg0,002353,7+(6,81224018,78)0,9→λ=0,025.
По справочным таблицам определяем значения коэффициентов местных сопротивлений на трубопроводе (табл